landau - DGZfP

ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht
LANDAU
Geografie virtuell lernen: neue
didaktische Wege, Geografie mit
einem selbst gebauten
Flugsimulator zu erforschen
Joshua Bauer
Tim Münster
Eduardo Toca Nóble
Schule:
Berufsbildende Schule Neustadt
Käthe-Kollwitz-Gymnasium, Neustadt
Jugend forscht 2014
Jugend forscht Projekt Nr. #124710 / 2014
Fachgebiet: Geo- und Raumwissenschaften | Alterssparte: Jugend forscht
Bundesland: Rheinland-Pfalz
Geografie virtuell lernen:
Neue didaktische Wege Geografie mit einem
selbstgebauten Flugsimulator zu erforschen.
Joschua Bauer, Technisches Gymnasium an der Berufsbildende Schule, Neustadt Wstr.
Tim Münster, Käthe Kollwitz Gymnasium, Neustadt Wstr.
Nóble Eduardo Toca, Technisches Gymnasium an der Berufsbildende Schule, Neustadt Wstr.
Projekt Betreuung Nachrichten Ingenieur (RUS) Sergej Buragin
Berufsbildende Schule Neustadt/Weinstraße, Robert-Stolz-Str. 30, 67433 Neustadt
1
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ...................................................................................................................................3
Modernes Lernen .......................................................................................................................3
1. Die Suche nach Software mit realistischem Kartographischen Material und die
Ausarbeitung von geografischen Aufgabestellungen .............................................................4
a) Google Earth - sinnvolles Arbeitsmittel für den Geografie Unterricht ..........................4 Anwendung im Schulalltag:................................................................................................5 Qualifikation des Projektes: ................................................................................................6 b) Beispielübung im Flugsimulator mit Hilfe der Google Earth Software .........................6 c) DCS World Software, Flug zu den Olympischen Winterspiele 2014 nach
Sochi/Russland....................................................................................................................9 d) Beispielübung im Flugsimulator mit Hilfe der DCS World Software .......... Fehler!
Textmarke nicht definiert. e) Microsoft Flight Simulator X - Flaggschiff der virtuellen Navigation................ Fehler!
Textmarke nicht definiert.
2. Beschreibung des Flugsimulators für navigatorische Übungen .......................................12
a) Die Gesamtkonstruktion ..............................................................................................12 b) Sichtsystem und vorderes Instrumentenpanel ..............................................................13 c) Steuerung des Flugsimulators .......................................................................................13 d) Bewegungssystem des Simulators ................................................................................15
Literatur und Linkverzeichnis ........................................ Fehler! Textmarke nicht definiert. 2
Vorwort
Während dem Geografieunterricht in der
Schule ist uns aufgefallen, dass man
geografische Übungen nicht nur mit dem
Lineal und Bleistift lösen kann.
Als begeisterte Fans von Flugsimulation
am PC, sind wir mit Navigation und
Kartografie gut vertraut. Wir haben einen
Flugsimulator gebaut und ein passendes
geografisches Lernprogramm in
verschiedenen Schwierigkeitsstufen
zusammengestellt.
Bild 1.
ModernesLernen
Wissen ändert sich. Wissen wird durch Internet immer zugänglicher. Wissen wird vernetzt,
Wissen wird lebendig. Wissen soll spielerisch ins Alttagsverständliche übersetzt werden.
Lernen muss auf die aktuelle Veränderungen reagieren. Modernes Lernen besteht aus
digitalem, sozialem und sinnlichem Lernen. Jeder lernt, was er will, wo er will und wann er
will, auch während er spielt. Daraus entsteht eine wirkungsvolle Symbiose aus Gaming und
Edukation.
Lernen ist Anknüpfen an persönliche Leidenschaften und Talente. Welches Kind träumt nicht
einmal Pilot zu werden? Wir wollen den Schülern die Möglichkeiten geben spielerisch als
virtuelle Flieger die Welt zu erkunden. [1]
Wir haben mehrere Lernpsychologische Aspekte in unserem Projekt bedacht. Die neusten
Erkenntnisse zum Thema Gamefication haben unsere Idee des Geo Flugsimulators geprägt.
Als Gamification bezeichnet man die Anwendung spieltypischer Elemente und Prozesse in
einem spielfremden Kontext. Gamification vermittelt uns: Wettbewerbe beim Lernen schaffen
Gemeinschaften, Story gibt Sinn und macht Spaß, sofortige Feedbacks erschaffen
Stimulation. Gamifizierte Anwendungen nutzen die Tendenz von Menschen aus, sich an
Spielen zu beteiligen und auf diese Weise Tätigkeiten zu verrichten, die normalerweise als
langweilig betrachtet werden. [3] Bild 1.
Macht Lernen mit einem
multimedialen Gerät
(Computer,VideoKonsole, Smartphone
etc. ) Spaß?
Bild 2.
68% der befragten
Schüler geben an, dass
Lernen mit einem
multimedialen Gerät
Spaß macht. [4] Bild 2.
3
1. DieSuchenachSoftwaremitrealistischemKartographischen
MaterialunddieAusarbeitungvongeografischenAufgabestellungen
a)GoogleEarth‐sinnvollesArbeitsmittelfürdenGeografieUnterricht
Google Earth ist eine in der Grundform unentgeltliche Software der Google Inc. und stellt
einen virtuellen Globus dar. Sie ist unter den Betriebssystemen MS Windows (XP, Vista, 7,
8), Mac OS X (ab 10.3.9) und Linux verfügbar und mittels Linux-Emulation auch unter BSDDerivaten lauffähig. Sie kann Satelliten- und Luftbilder unterschiedlicher Auflösung mit
Geodaten überlagern und auf einem digitalen Höhenmodell der Erde zeigen. [2]
Für uns ist besonders interessant die, in Google Earth integrierte, Flugsimulator Funktion.
Diese können wir direkt in unserem Simulator verwenden. Im Head-Up-Display (HUD) des
Google Earth Simulators werden die folgende Daten angezeigt (Bild 3): 1. Geschwindigkeit
(Knoten= 1,85 km/h); 2. Richtung; 3. Querneigungswinkel; 4. Vertikalgeschwindigkeit (Fuß
= 0,3048 m pro Minute); 5. Flugsimulator beenden; 6. Schub; 7. Seitenruder; 8. Querruder; 9.
Höhenruder; 10. Anzeige für Klappen und Fahrwerk; 11. Steigungswinkel (Grad); 12. Höhe
(Fuß = 0,3048 m über dem Meeresspiegel).
Bild 4 Die
Über den Einsatz des
virtuellen
Google Earth Globus im Unterricht wurde viel diskutiert.
Bild
3
Visualisierungen und die Möglichkeiten die Google Earth bietet sind auf jeden Fall
beeindruckend.
Mit der 3D-Funktionalität können für viele Regionen der Erde befriedigende räumliche
Darstellungen von Landschaften erzeugt werden. Entscheidend für einen Mehrwert ist die
geographische Fragestellung, welche im Unterricht beantwortet werden soll. Und immer da,
wo Anschaulichkeit gebraucht wird, kann Google Earth ein sinnvolles Arbeitsmittel sein.
Atlas, Lehrbuch und Tafel bleiben weiterhin relevant, aber mit Google Earth ergeben sich
neue Möglichkeiten. Die Schüler beginnen ein neue Art des Denkens, die:
4
-
motivierend und faszinierend ist (Geographie macht Spaß!)
selbstständiges und entdeckendes Lernen fördert
zu einem hohen Erkenntnisgewinn beiträgt
die Anschaulichkeit erhöht
geographisches Denken (Zeitebenen) entwickelt
das Raumverständnis fördert
den Unterricht effektiver macht
Lernende häufig zum Weitermachen am heimischen Rechner inspiriert
Daher lässt sich die Ausgangsfrage in die Aussage umformen: Mit Google Earth lässt sich
"spielerisch" Mehrwert gegenüber herkömmlichen Medien erzeugen. [5]
AnwendungimSchulalltag:
Unser Simulator ist im Verhältnis zu den in der Industrie und Wirtschaft eingestetzen
Flugsimulatoren extrem günstig und mobil. Der Geo-Flusimulator ist vorallem für Schulen,
welche nicht den passenden Bildungsschwerpunkt besitzen erschwinglich genug. Deswegen
haben wir, für unseren Flugsimulator, ein passendes Lernprogramm zum Thema Navigation
in verschiedenen Schwierigkeitsstufen zusammengestellt. So kann man beispielsweise in
Form einer Exkursion oder Projektwoche, den Unterricht anreichern und effektiver gestalten.
Somit können relevante geografische Kernkompetenzen vermittelt werden welche auch im
Alltag sehr von Bedeutung sein können. Zum Beispiel: Um sich anhand von Kompass und
Fixpunkten innerhalb einer Landschaft zurechtzufinden. Der Simulator erhöht, in
Kombination mit unserem Lernprogramm, das Realitätsgefühl beim Erlernen und Erforschen
verschiedener Landschaften. Vorallem gestützt mit passender Software, kann man viele
geographische Daten abrufen und auf ihnen aufbauend, selbstständiges Lernen und
Raumverständnis fördern.
Jedoch enden die Einsatzmöglichkeiten unseres Simulators und dem Lernprogramm, welches
wir immer weiter für verschiedene Bereiche entwickeln nicht.
Durch die vielfältige Einsatzmöglichkeiten die unser Simulator bietet, können die
Schülerinnen und Schüler so schrittweise an Geographische Darstellungen und Themen
herangeführt werden und diese virtuell erlernen. Auch am heimischen Rechner können die
Lernenden mithilfe des kostenfreien Programms weitere Landschaften "erforschen".
Für wen eignet sich der
Geo Simulator ?
Welche technischen und organisatorischen
Voraussetzungen benötigt der Geo
Simulator ?
Unser Geo Simulator eignet sich für
jedermann in fast allen Altersklassen. Er
eignet sich aber vorallem für den Einsatz in
den verschiedenen Bildungsgängen, in denen
geografische Kompetenzen vermittelt werden
sollen.
Man sollte vorher abklären ob man den
Simulator selbständig baut (in Form eines
langfristigen Projekts z.B.: von Elektro-, und
Metaltechniker Klassen), eine Exkursion zu
dem nächsten Standort eines Geo Simulators
macht oder den Simulator bei sich
beispielsweise im Rahmen einer
Projektwoche aufstellt.
5
QualifikationdesProjektes:
Wir haben uns ebenfalls Gedanken darüber gemacht, ob das Projekt auch bei Schülern
einsetzbar ist, die mit der Fliegerei nicht so vertraut sind, weil die Steuerung einer
Eingewöhnungsphase bedarf.Daher kann bei einer Überforderung der Person der Lerneffekt
ausbleiben. Dazu haben wir 10 Jugendliche gebeten, sich mit der Steuerung von Google Earth
5-10 Minuten lang vertraut zu machen, um daraufhin den Probeflug über die Weinstraße zu
absolvieren.
Das Ergebnis dieses Versuches war, dass 8 von 10 Personen angaben einen Lerneffekt durch
die dreidimensionale Darstellung erzielt zu haben. Da sie berichteten, die Konturen des
Gebirges und der Weinstraße auf eine neue, zuvor unbekannte Art, entdeckt bzw. visualisiert
zu haben. Die zwei anderen getesteten Jugendlichen gaben an durch die Begeisterung des
Fliegens von der eigentlichen Aufgabe abgelenkt gewesen zu sein.
Als Fazit ist zu sagen, dass diese Variante des Lernens geographische Themenberreiche, einen
Lerneffekt mit sich bringt und dadurch im Bildungssystem einzubringen ist.
b)BeispielübungimFlugsimulatormitHilfederGoogleEarthSoftware
"Schnitzeljagd auf der Deutschen Weinstraße"
Ubungschwerpunkt: Tourismusgeographie
Hintergrundinformation:
Die Tourismusgeographie, ist ein Teilbereich der Wirtschaftsgeographie. Sie beschäftigt sich
geographisch mit Phänomenen des Tourismus und fokussiert demnach dessen räumliche
Aspekte. [6]
Aufgabe: Erkundung der Deutschen Weinstraße, finden und "fotografieren" der im "Flugplan"
eingetragenen Sehenswürdigkeiten. Alle gesuchten Sehenswürdigkeiten sind im Google
Earth als 3D Modelle gut sichtbar.
Die Deutsche Weinstraße ist eine der ältesten touristischen Straßen in Deutschland und
verläuft auf bzw. parallel zu den Bundesstraßen 38 und 271 durch das Weinbaugebiet der
Pfalz, welches das zweitgrößte Weinbaugebiet Deutschlands ist. Die Straße ist etwa 85
Kilometer lang liegt am Rande des Pfälzer Waldes und annähernd von Süd nach Nord
gerichtet. [2] (Bild 4)
Die Steuerung des "Fluges" erfolgt dabei mit vereinfachter Steuerung per Tastatur.
Gas: Bild hoch (maximale Geschwindigkeit 185 Knoten= 342 km/h)
Bremse: Bild runter
Rechtsdrehung: Umschalt + Pfeil rechts
Linksdrehung: Umschalt + Pfeil links
6
Nach rechts kippen: Pfeil rechts
Nach links kippen: Pfeil links
Steigen: Pfeil runter
Sinken: Pfeil hoch
Fahrwerk ein-/ausfahren: G
Klappen stufenweise ausziehen: F
Landeklappen stufenweise einziehen: Umschalt + F
Die Steuerung im Google Earth lässt sich leider nicht beliebig ändern.
Wir benutzen in unserem Flugsimulator mehrere Schnittstellen und diese werden im Google
Earth falsch erkannt. Deshalb benutzen wir den JoyToKey Tastatur Emulator [7] um die
Steuerung besser an Google Earth anzupassen. Die Aufnahmen während des Fluges und die
Auswertung der Aufgaben erfolgt mit Hilfe der Realtime Photo/Video Capture Software
FRAP [8].
Wir starten mit unserem Flug in Bockenheim am Weintor, mit den geographischen
Koordinaten (geographische Breite und geographische Länge)
49°36´33.34" N, 8°10´59.14" O. Dabei verwendet Google Earth das globale
Koordinatensystem UTM (Universal Transverse Mercator).
"Flugplan" Schnitzeljagd auf der Deutschen Weinstraße
Ort auf der
Flugroute
Distanz
zum
nächsten
Ort (km)
7,9
5,3
3,6
Objekte zum
finden und
"fotografieren"
Bockenheim
Kirchheim
Kallstadt
SteuerKurs zum
nächsten
Ort (°)
180
183
193
Bad Dürkheim
170
2,7
Wachenheim
190
10,8
Barockkirche
St. Salvator
(Bild 5)
Neustadt –
Hambach
203
11,4
Frankweiler
Eschbach
Bad
Bergzabern
Schweigen -
203
180
210
6,8
9,7
6,5
Riesenfass
(Bild 6)
Wachtenburg
(Bild 7)
Hambacher
Schloss (Bild
8)
-
-
-
Deutsches
Bild 5
Bild 6
Bild 7
7
Rechtenbach
Weintor (9)
Tipp: Die Deutsche Weinstraße verläuft zum größten Teil
entlang des Pfälzer Waldes. Die Haardt ist ein etwa 30 km
langes, 2 bis 5 km breites und bis 673 m ü. NHN hohes Ort
am Ostrand des Pfälzer Waldes. Unsere Route liegt so,
dass die Haardt auf unserer rechten Seite liegt. Das
erleichtert die Navigation.
.
Bild 8 Hambacher Schloss
Bild 9
Deutsches Weintor
" Die ökologische Katastrophe des Aralsees "
Übungschwerpunkt: Umweltdegradation
Hintergrundinformation:
Der Aralsee ist ein abflussloser, mittlerweile wegen Austrocknung in mehrere Teile
zerfallener Salzsee in Zentralasien. Die seit etwa 1960 zunehmende Austrocknung des Sees
stellt weltweit eine der größten vom Menschen verursachten Umweltkatastrophen dar. Mit
ursprünglich rund 68.000 Quadratkilometern Ausdehnung war der Aralsee früher der
viertgrößte Binnensee der Welt.
Bei Google Earth können Sie auch ältere Bilder von Orten abrufen und einen Blick in
die Vergangenheit werfen, um zu sehen, wie sich Orte im Laufe der Zeit veränderten.
Die Hauptzuflüsse sind die Flüsse Amudarja und Syrdarja. Ihnen werden seit 1929 große
Wassermengen für die künstliche Bewässerung riesiger Anbauflächen für Baumwolle in
Kasachstan und Usbekistan entnommen. Durch den geringeren Zufluss sank seitdem der
Wasserspiegel des Aralsees kontinuierlich ab.
Seit den 1960er Jahren bis 1997 sank der Wasserspiegel um 18 Meter und die Fläche des Sees
ging um 44,3 Prozent zurück (aktuell 28.687 Quadratkilometer). Das Wasservolumen hat sich
um 90 Prozent reduziert, gleichzeitig hat sich der Salzgehalt vervierfacht. Damals ist der
Aralsee in zwei Hauptteile zerfallen, den südlichen Großen Aralsee und den nördlichen
Kleinen Aralsee. [10]
Zwischen November 2001 und Juni 2002 ist die Wosroschdenije Insel zur Halbinsel
geworden. Sie war noch im 19. Jahrhundert die drittgrößte, gegen 1960 die zweitgrößte Insel
des Aralsees.
8
Aufgabe:
Finden Sie und fliegen Sie über die Wosroschdenije Insel.
Machen Sie entsprechende "Fotoaufnahmen" aus dem Jahr 1973 und 2011, aus der Luft
mit Hilfe der Google Earth "Zeitachse - Funktion" und interpretieren Sie diese.
Erläutern Sie dabei die Umweltdegradation des Aralsees.
Bild 10
Bild 11
c) DCSWorldSoftware,FlugzumElbrus
DCS World ist ein kostenlose Software von der Firma Eagle Dynamics. Zuerst muss man sich
bei DCS World von der militärische Seite dieser weltführenden Flugsimulations Software
distanzieren! Was dabei übrig bleibt: eine fotorealistische grafische Oberfläche, geografisch
korrektes 3D Terrain, einstellbare Wetterbedingungen, dynamisches Wetter, realsistisches
Magnetfeld der Erde und einiges mehr.
Summa summarum ist DCS World eine absolut realitätsnahe und sehr umfangreiche
Flugsimulation in einem vergleichsweise kleinem Fluggebiet (Süd-Russland, Georgien,
Kaukausus). DCS World ist aber nur für fortgeschrittene Fluginteressierte zu empfehlen.
Anfangs sollte auf Google Earth zurückgegriffen werden.
"Flug zum Elbrus" Schwierigkeitsstufe: Fortgeschrittene
Übungschwerpunkte: Geodäsie, Navigation, Plattentektonik(Kontinentaldrift).
Hintergrundinformation:
Der Elbrus (Bild 12) ist mit 5642 m Höhe der höchste Berg des Kaukasus und Russlands. Ob
er oder der Mont Blanc der höchste Berg Europas ist, hängt von der Definition der
innereurasischen Grenze ab. Der Berg mit Doppelgipfel (Westgipfel 5642 m; Ostgipfel 5621
m) ist ein gegenwärtig inaktiver, stark vergletscherter Vulkan. Der Westgipfel besitzt einen
gut erhaltenen Krater von etwa 250 Meter Durchmesser, auf dessen südlichem Rand sich der
höchste Punkt befindet.
9
Bild 12
Bild 13
Der Elbrus (Bild 12) ist mit 5642 m Höhe der höchste Berg des Kaukasus und Russlands. Der
Berg mit Doppelgipfel (Westgipfel 5642 m; Ostgipfel 5626 m) ist ein inaktiver, stark
vergletscherter Vulkan. Der Westgipfel besitzt einen gut erhaltenen Krater von etwa 250
Meter Durchmesser, auf dessen südlichem Rand sich der höchste Punkt befindet.
Der Elbrus liegt im Süden Russlands, etwa elf Kilometer nördlich der georgischen Grenze,
etwa 270 km Luftlinie nordwestlich der georgischen Hauptstadt Tiflis und 100 km westlich
der kabardino-balkarischen Hauptstadt Naltschik. Die Grenze zwischen den russischen
Kaukasusrepubliken Kabardino-Balkarien und Tscherkessien verläuft über den Westgipfel
des Elbrus, wobei der größte Teil des Bergmassivs in Kabardino-Balkarien liegt. (Bild 13)
Der Elbrus ist ein Schichtvulkan. Heute zeigt der Elbrus nur sehr schwache Anzeichen
vulkanischer Aktivität, was sich in Solfataren in Gipfelnähe und in Thermalquellen äußert.
Das Gefahrenpotential des Elbrus für seine Umgebung besteht im raschen Abschmelzen der
massiven Eiskappe.
Die Frage seiner Zurechnung zu Asien oder Europa ist umstritten. Es gibt die Ansicht, dass
der Hauptkamm des Großen Kaukasus die innereurasische Grenze bildet, womit der etwas
nördlich des Kammes liegende Elbrus zu Europa gehören würde. Die andere Ansicht, die vor
allem im deutschen Sprachraum verbreitet ist, legt die Grenze zu Asien nach Philip Johan von
Strahlenberg (1676–1747) fest. Strahlenberg wurde vom Zarenhaus mit der Landvermessung
beauftragt und versetzte die vorher geltende Grenze Europas vom Fluss Don in südöstlicher
Richtung, nördlich des Kaukasus. Nach dieser Auffassung wäre der Elbrus asiatisch.
Der heutige Name Elbrus leitet sich vermutlich vom georgischen Wort für „kegelförmiger
Berg“. Auch die Varianten Elboros, Elborus und Elburus wurden bis ins angehende 20.
Jahrhundert verwendet. Einer Sage zufolge soll die Arche Noah vor ihrer Landung am Ararat
hier kurzzeitig gestrandet sein.
Ihre Aufgaben:
- Machen Sie sich mit den Flugzeuganzeigen vertraulich (Bild 15). Angaben sind in
metrischer System.
- Starten Sie vom Flugplatz Naltschik, benutzen Sie dafür Startbahn Richtung 49 Grad.
- Fliegen Sie den Kurs 253 Grad. Finden Sie im Sichtflug den Elbrus. (Bild 14)
10
- Finden Sie die beiden Berggipfeln, denVulkankrater, Gletscher und machen Sie
"Fotoaufnahmen" davon.
- Berechnen Sie den Gegenkurs, finden Sie zurück nach Naltschik und landen auf dem
Flugplatz. (Bild 16 a,b)
- Erläutern Sie auf Grund der gemachten Bildaufnamen und entstandenen Eindrücke
die Entstehung des Kaukasus Gebirgen anhand der Platentektonik.
- Diskutieren Sie, wie sich das Kaukasus Gebirgen zukünftig auf Grund der
Plattentektonik verändern wird.
Bild 14
Tipp zum Gegenkurs Berechnung:
von 0-179: Kurs + 200 - 20
Bsp. 179 + 200 = 379 - 20 = 359
von 180-359: Kurs - 200 + 20
Bsp. 359 - 200 = 159 + 20 = 179
Bild 15 Vermerk. IAS: Indicated Air Speed, angezeigte Fluggeschwindigkeit am
Fahrtmesser eines Flugzeugs.
Bild 16 a,b
11
2.BeschreibungdesGeoFlugsimulators
In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf die Möglichkeiten des Flugsimulators im Bereich
Geografie. Der Bau des Flugsimulators wird hier nur kurz beschrieben.
a)DieGesamtkonstruktion
Für die Gesamtkonstruktion des Simulators für Geografische Übungen haben wir einen
Rock´n´Ride Chair Bausatz verwendet. [11] (Bild 17) Dieser Bausatz besteht aus einem
Plastikstuhl und einer Metallkarosserie um den Stuhl zu befestigen. Dieser Stuhl kann in 2
DOF (degrees of freedom ) von Druckluft Zylindern bewegt werden.
Bild 17
Bild 18
Wir haben einen Rock´n´Ride Chair Bausatz vollständig überarbeitet (Bild 18).
Zuerst haben wir statt dem unbequemen Plastiksitz einen hochwertigen Schalensitz
genommen. Danach wurde die Flugsimulator Karosserie nach vorne verlängert und verstärkt.
So schaffen wir den Platz für die Seitenruder Pedale der Firma CH. Über den Flugsimulator
Piloten wurde eine leichte halbrunde Plastikhaube befestigt. Sie schützt den Piloten von
optischen und akustischen Einflüssen außerhalb des Simulators. So kann man sich besser auf
den "Flug" im Simulator konzentrieren. Außerdem kann man auf den inneren Wänden der
Haube Navigationskarten aufhängen.
Auf dem Bild 19 sieht man über dem Kopf des Flugsimulator "Piloten" drei kleinen InfrarotSpiegel. Sie geben Signale an ein Track IR Gerät. Mit dem TrackIR System rückt die virtuelle
Freiheit ein bedeutendes Stück näher. Vorbei sind die Zeiten mühsamer Blickfeldsteuerung
mit Maus oder Joystick, dank TrackIR reicht nun schon eine kleine Kopfbewegung. Der
Track IR Infrarotempfänger wurde im oberen Instrumentenpanel (in der Haube) installiert.
(Bild 20)
12
Bild 19
Bild 20
b)SichtsystemundvorderesInstrumentenpanel
Bei den Simulator üblichen Sichtsystemen (Monitor, Beamer, Fernseher) haben wir uns für
einen 37 Zoll Panasonic Smart TV entschieden. Fernseher liefern im Simulator ein großes
Bild mit gutem Kontrast, leider lässt die Schärfe des Bildes im Vergleich zum PC Monitor zu
wünschen übrig. Im Vorderen Instrumententafel ist ein zusätzlicher Touch Screen Monitor
eingebaut. (Bild 21) Dort kann man z.B. die Navigationskarte projizieren und via Touch
Funktion einfach blättern. Eine Webcam kann das Bild aus dem Cockpit via Internet weltweit
präsentieren. Das Instrumentenpanel ist an eine BU0836-LC USB Schnittstelle
angeschlossen. Sie ermöglicht die Übertragung von Signalen in 12 Bit Resolution (4096
steps) von bis zu 32 Schalter/Tastern und bis zu 7 Potentiometer in die Flugsimulator
Software.
Der wichtigste Teil des "GH4" Flugsimulators ist der Bordcomputer. Der leistungsfähige
Computer besteht aus folgenden Komponenten:
- Prozessor: AMD FX Series FX-8350 8x4.00 GHz
- Grafikkarte: 2048MB Saphire Radeon HD7870
- Arbeitsspeicher: 8GB (2x 4096MB) Corsair Venegeance
- Netzteil: 850 Watt Thermaltake
Alle PC Teile und für das Bewegungssystem notwendigen Kompressor Sparmax AC-500
Bild
21
c)SteuerungdesFlugsimulators
Bild 22
wurden in einer Transportbox sicher eingebaut. (Bilder 22, 23) Auf der Vorderseite der Box
sind die Tasten und LEDs der Computersteuerung angebracht, zusätzlich wurde noch ein
Notausschalter eingebaut. Auf der oberen Decke sind zwei grüne Lüfter, hinten sind die
Öffnungen für Lufteingang und eine 220V/10A Überspannung Sicherung. Der Computer
13
verbindet sich mit dem Simulator nur über einen robusten 13-poligen Stecker mit
Schraubenschluss und Kabeleinführung für Kabel bis 15 mm ø. Das erleichtert erheblich den
Aufbau und Abbau des Simulators.
Die Steuerung des "GH4" Simulators erfolgt mit Hilfe flugzeugtypischer Geräte.
Die Querruder und Höhenruder des Simulators werden mit Hilfe des Thrustmaster Hotas
Warthog Joysticks [12] gesteuert. Das ist einer der teuersten, aber auch besten PC Hardware
für die Flugsimulation.
Thrustmaster Hotas Warthog Joystick Features:
-
Replik Joystick-Pack bestehend aus Joystik und Schubhebel
Innovative und neue H.E.A.R.T HallEffect AccuRate Technology
Superstabile, gewichtete Basis (über 3 kg), neuer abnehmbarer Griff, komplett aus
Metall gefertigt
Schubhebel mit 14-bit Auflösung (16384 Werte)
Leider bietet der Rock´n´Ride Bausatz nicht viel Platz. Deshalb mussten wir den Schubhebel
außerhalb der Kapsel befestigen. (Bild 24) Auch aus diesem Grund entschieden wir uns für
eine Mini Funktastatur zum Steuern des Computers.
Bild 23
Bild 24
Wie schon oben erwähnt wurde, haben uns für die kompakte, aber stabile Seitenruder Pedale
der Firma CH Products aus USA entschieden. [13] (Bild 23, Mitte)
Das gesamte System und die Verbindungen zwischen "GH4" Simulator Komponenten sieht
man auf dem Bild 25.
d)BewegungssystemdesSimulators
Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Simulator in Bewegung zu bringen und damit die auf
den Pilot wirkenden g - Kräfte zu Simulieren. g-Kräfte werden Belastungen genannt, die
aufgrund starker Änderung von Größe und/oder Richtung der Geschwindigkeit auf den
menschlichen Körper und einem Flugzeug/Fahrzeug einwirken.
Für unsere navigatorischen Übungen ist das Bewegungssystem nicht unbedingt relevant.
Allerdings geben die Simulation von g - Kräften mehr Realismus in die Flugsimulation.
Das "Rock´n´Ride Chair" Bewegungssystem hat folgende Vorteile (+) und Nachteile (-):
14
Bild 25
1. Vorteile
a) günstiger Druckluft Antrieb durch Festo Pneumatik Zylinder
b) Standardschnittstelle kompatibel zur free X-Sim Software
c) Kann leicht mit industriellen Druckluftgeräten, verbessert werden, um mehr
Bewegungspräzision zu erreichen.
2. Nachteile
a) Nur 2 DOF (degrees of freedom)
b) analoge Steuerung der Druckluftventile
c) Maximales Tragegewicht von ca. 110 kg
d) 7 Positionen pro Achse mit einer Standard-Schnittstelle [10]
e) Sehr ungenaue Bewegungen, ausreichen für Arcade Spiele, weniger geeignet für
professionelle Simulations Software
Wir haben das "Rock´n´Ride Chair" Bewegungsystem mit einer zusätzliche Drehplattform
ergänzt (Bild 18, unten). Die Plattform wird mit Hilfe eines 20N starken Rolladenmotors
bewegt. Die Drehsteuerung ist zweistufig direkt an die Ruderpedale des Simulators
angeschlossen. Ein automatisches Railes-System bringt die Plattform in die Anfangsposition
(nach vorne ausgerichtet).
15
LiteraturundLinkverzeichnis
[1] Jeanette Huber, Vortrag "Schule morgen - shift happens!" Ludwigshafen 10.04.2014
[2] "Wikipedia, Die freie Enzyklopädie“ Wikimedia Foundation Inc., San Francisco, CA
94105 United States of America. URL http://de.wikipedia.org
[3] Sebastian Deterding et. al.: Gamification: Toward a Definition (PDF; 136 kB). In:
Mindtrek 2011 Proceedings, ACM Press, Tampere.
[4] RMG Wiki, Regiomontanus-Gymnasiums Haßfurt. 2008
[5] Google Earth - Spielerei oder Mehrwert für den Unterricht? Jens Joachim
11.04.2008 URL http://www.lehrer-online.de/
[6] Tourismusgeographie, Definition im Gabler Wirtschaftslexikon. Springer Fachmedien
Wiesbaden. Haas, H.-D. & S.-M. Neumair.
[7] URL http://joytokey.net/
[8] URL http://www.fraps.com/
[10] Umweltzerstörungen in Trockengebieten Zentralasiens (West- und Ost-Turkestan).
Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen. Ernst Giese, Gundula Bahro, Dirk Betke. Stuttgart
1998.
[11] Rock´n´Ride personal motion simuator. Cyberspace GmbH, Berlin, Germany, 1999.
[12] Thrustmaster Webseite URL http://www.thrustmaster.com/
[13] CH PRODUCTS, industrial and professional joysticks URL
http://www.chproducts.com/
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